CN102240807B

CN102240807B - 烧结体的制造方法

Info

Publication number: CN102240807B
Application number: CN201110121434.3A
Authority: CN
Inventors: 中村英文; 石上秀树
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: US9073121B2; US20110280759A1; JP5617336B2; JP2011236468A; CN102240807A

Abstract

一种烧结体的制造方法。对于该烧结体的制造方法，对含有金属粉末和有机粘合剂的组合物进行成型，在使用炉内具备含有二氧化硅的夹具的烧成炉进行烧成时，烧成炉的炉内气氛为惰性气体气氛，且将炉内压力控制在0.1kPa以上且100kPa以下，并且，在烧成时的升温过程的中途时机，使炉内压力上升。

Description

烧结体的制造方法

技术领域

本发明涉及烧结体的制造方法。

背景技术

烧结含有金属粉末的成型体来制造金属制品时，作为成型体的制造方法，已知有例如金属粉末注射成型(MIM：Metal Injection Molding)法，将金属粉末和有机粘合剂混合，混炼，使用此混炼物注射成型。

由MIM法制造的成型体在脱脂处理(脱粘合剂处理)中，有机粘合剂被除去后，通过烧结，形成烧结体。

烧成成型体时，将脱脂后的成型体配置在烧成炉内，在减压下或惰性气体存在下进行加热。由此，在金属粉末的粒子间产生扩散现象，由此，成型体缓慢致密化，直至烧结。

然而，脱脂后的成型体一般被装在叫做“承烧器(setter，承烧板)”的盘状(板状)夹具中，按每个承烧器配置在烧成炉内，进行烧成。承烧器由莫来石等各种陶瓷材料构成，有充分的耐热性。

专利文献1中公开了由含有莫来石的陶瓷材料构成的陶瓷承烧器。

但是，如果将上述陶瓷承烧器用于反复烧成工序，由于陶瓷材质缺乏氧，承烧器随时间劣化，发生开裂、变形等不良状况，这是个问题。

另外，由于陶瓷材质缺乏氧，烧结体的烧结密度不能充分提高，这也是个问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：特开2002-145672号公报

发明内容

本发明的目的是提供可防止承烧器的劣化且可以制造烧结密度高的烧结体的烧结体的制造方法。

通过下述的本发明达到以上目的。

本发明的烧结体的制造方法的特征在于，具有：成型工序，将含有金属粉末和有机粘合剂的组合物成型为规定形状，获得成型体；以及烧成工序，使用炉内具备含有二氧化硅的夹具的烧成炉，烧成所述成型体，获得烧结体，在所述烧成工序中，所述烧成炉的炉内气氛为惰性气体气氛，且将炉内压力控制在0.1kPa以上且100kPa以下，并且，在所述烧成工序的升温过程的中途时机，使所述炉内压力上升。

由此，可以防止承烧器的劣化，且制造烧结密度高的烧结体。

在本发明的烧结体的制造方法中，优选地，所述烧成工序中的所述升温过程的所述中途时机被设定为所述烧成炉的炉内温度是900℃以上且1200℃以下的时机。

通过这样能够防止SiO及Si的挥发，可以更加确实防止阻碍基于SiO及Si进行的正常的烧结。

在本发明的烧结体的制造方法中，优选地，所述烧成工序中的所述升温过程中具有将所述炉内压力控制为35kPa以下的第1升温过程以及将所述炉内压力控制为超过35kPa的第2升温过程。

由此，可以高度兼顾防止承烧器劣化和提高烧结体的质量。

本发明的烧结体的制造方法中，优选地，在所述烧成工序中，通过边对所述炉内进行减压边向所述炉内导入惰性气体来调整所述炉内压力。

这样，炉内气氛时常交换，可以将从例如成型体(脱脂体)、炉壁脱离的气体迅速地排出到外部，可以防止成型体(脱脂体)的污染。

本发明的烧结体的制造方法中，优选地，所述惰性气体气氛是以氩为主要成分的气体气氛。

氩在惰性气体中反应性特别低，并且，价格较便宜，容易得到。另外，与空气的比重差比较小，因此还有在炉内很难不匀的优点。因此，可以防止从成型体(脱脂体)释放的气体等不在炉内扩散，存留在成型体(脱脂体)周围，再次被成型体(脱脂体)吸着。

本发明的烧结体的制造方法中，优选地，所述金属粉末是不锈钢粉末，所述烧成工序满足在最高温度1000℃以上且1400℃以下进行0.5小时以上且8小时以下的烧成条件。

由此，可以防止结晶组织膨大到超过需要。其结果，就可以获得具有微小的结晶组织且机械特性及化学特性优异的烧结体。

本发明的烧结体的制造方法中，优选地，在所述烧成工序后，在氧化性气氛下对所述含有二氧化硅的夹具进行加热处理的工序。

由此，SiO₂的还原被抑制，同时使没有被完全抑制而生成的SiO及Si可以再次被氧化，因此可以更加切实地防止承烧器的劣化。并且，通过在烧成工序中使用实施了再生处理的承烧器，可以制造出更高质量的烧结体。

本发明的烧结体的制造方法中，优选地，所述加热处理中的加热温度是1200℃以上且1600℃以下。

由此，可以不断防止承烧器的劣化，可靠地使SiO及Si被氧化。

本发明的烧结体的制造方法中，优选地，所述加热处理在加压后的气氛中进行。

由此，可以更加可靠地防止加热中的SiO及Si的挥发，并使SiO及Si被氧化。

附图说明

图1是示出在间歇式烧成炉(batch-type baking furnace)内配置了装载于承烧器的脱脂体的状态的立体图。

图2是示出在烧成工序中炉内温度随时间变化的例子及炉内压力随时间变化的例子的图表。

具体实施方式

以下，参照附图，针对本发明的烧结体的制造方法的优选实施方式进行详细说明。

本发明的烧结体的制造方法包括：配制含有金属粉末和有机粘合剂的组合物的组合物配制工序；将组合物成型成规定形状，获得成型体的成型工序；从成型体中除去有机粘合剂，获得脱脂体的脱脂工序；使用炉内具有含SiO₂(二氧化硅)的承烧器(夹具)的烧成炉，烧成脱脂体(成型体)，获得烧结体的烧成工序。

并且，烧结体制造方法的特征是，在烧成工序中，烧成炉的炉内气氛为惰性气体，且炉内压力设定为0.1kPa以上且100kPa以下，并且，在烧成工序的升温过程中，中途进行调整，以升高炉内压力。

通过这样的方法可以防止承烧器内的SiO₂的还原，因此可以防止脱脂体(成型体)的污染。其结果，能够制造出烧结密度高的烧结体。

以下，针对本发明的烧结体的制造方法，依次说明各工序。

1、组合物配制工序

首先，准备金属粉末和有机粘合剂，将其用混炼机混炼，获得混炼物(组合物)。在该混炼物(compound，混合物)中，金属粉末均匀分散。

另外，金属粉末和有机粘合剂优选使用相互不发生化学反应的物质。

作为构成金属粉末的金属材料，例如可以列举为，Mg、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Pd、Ag、In、Sn、Sn、Ta、W或它们的合金。

作为合金，例如，可以列举为，不锈钢、模具钢、高速工具钢、低碳钢、波明德合金(Permendur)、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Co合金等各种Fe类合金、各种Ni类合金、各种Cr类合金等。

另外，作为不锈钢，例如，可以列举为，SUS304、SUS316、SUS317、SUS329、SUS410、SUS430、SUS440、SUS630等。

而且，也可以混合使用组成不同的2种以上的金属粉末。由此，可以制造具有通过现有铸造不能制造的合金组成的烧结体。另外，能够容易地制造具有新功能、多功能的烧结体，可以谋求扩大烧结体的功能及用途。

金属粉末的平均粒径没有特别限制，优选是3μm以上且30μm以下左右，更加优选是5μm以上且20μm以下左右。金属粉末的平均粒径是上述范围内的值，则混炼物的流动性高，可以获得具有良好成型性(易成型)的混炼物。其结果，在成型工序中，成型体的密度提高，最终可以获得机械特性及尺寸精度优异的烧结体。

另外，平均粒径比上述下限值小的金属粉末很难制造。而且，如果金属粉末的平均粒径超过上述上限值，则有可能烧结体的结晶组织变大，烧结体的机械特性下降。

作为这样的金属粉末，例如，可以使用通过雾化法(例如，水雾化法、气体雾化法、高速旋转水流雾化法等)、还原法、羰基法、粉碎法制造的粉末。其中，优选使用通过雾化法制造的粉末。通过雾化法，可以高效地制造极微小的金属粉末。因此，通过将该金属粉末用作原料粉末，可以切实地获得拥有微细结晶组织、机械强度优异的烧结体。

另外，用雾化法制造的金属粉末形成为接近真球的球形状，因此分散性、流动性优异，在成型时将混炼物填充到成型模中时，可以提高其填充性。因此，在成型工序中，容易形成复杂的、微细形状的成型体。

作为有机粘合剂，可以列举聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯等丙烯酸类树脂、聚苯乙烯等苯乙烯类树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等聚酯、聚醚、聚乙烯醇或它们的共聚物等各种树脂、各种蜡、石蜡、高级脂肪酸(例：硬脂酸)、高级醇、高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺等，可以使用其中1种或两种以上混合使用。

这其中，作为有机粘合剂，优选以聚烯烃为主要成分。聚烯烃因还原性气体的分解性比较高。因此，以聚烯烃为有机粘合剂的主要成分使用时，可以在更短时间内切实地进行成型体的脱脂。

另外，有机粘合剂的含量优选是混炼物整体的2重量％(按重量计为2％)以上且20重量％以下左右，更加优选5重量％以上且10重量％以下左右。有机粘合剂的含有率在所述范围内，从而可以形成成型性良好的成型体，并且，可以提高密度，并使成型体的形状的安定性等特别优异。另外，基于此，可以缩小成型体和脱脂体的大小之间的差，也就是收缩率。其结果，可以提高脱脂体及烧结体的尺寸精度。

另外，混炼物中也可以添加增塑剂。作为该增塑剂，例如，可以列举为，酞酸酯(例：DOP、DEP、DBP)、己二酸酯、偏苯三酸酯、癸二酸酯等，可以使用其中1种或2种以上混合使用。

更进一步，在混炼物中，除金属粉末、有机粘合剂、增塑剂以外，可根据需要添加例如抗氧化剂、脱脂促进剂、表面活性剂等各种添加物。

混炼条件根据使用的金属粉末的组成、粒径、有机粘合剂的组成及它们的配合量等各种条件而不同，其中一例为：可以是混炼温度：50℃以上且200℃以下左右、混炼时间：15分钟以上且210分钟以下左右。

另外，根据需要，对混炼物进行小球(小块)化。小球的粒径优选是例如1mm以上且15mm以下左右。

含有金属粉末和有机粘合剂的组合物也可以不是混炼物形态，也可以是通过各种造粒方法制造的造粒粉形态。这样的形态可以根据成型工序中的成型方法适当选择。

2、成型工序

接着，使混炼物成型，制造与目标烧结体相同形状的成型体。

成型体的制造方法(成型方法)无特殊限定，例如，可列举金属粉末注射成型(MIM：Metal Injection Molding)法、压缩成型(压粉成型)法、押出成型法等，其中，优选金属粉末注射成型法。

该MIM法可以通过近终形(接近最终形状的形状)来制造比较小型的成型体、复杂且微细形状的成型体，而且具有充分发挥所使用的金属粉末的特性的优点。为此，应用本发明可以获得有效发挥其效果的成型体。

以下，作为成型方法的一例，针对用MIM法制造成型体进行说明。

首先，适用使用组合物配制工序中获得的混炼物，用注射成型机注射成型，制造所希望的形状、尺寸的成型体。此时，通过选择成型模，也能够容易地制造复杂形状的成型体。

这样获得的成型体是金属粉末几乎均匀分散在有机粘合剂中的状态。

所制造的成型体的形状尺寸是将之后的脱脂及烧结造成的成型体的收缩量估计在内而决定的。

作为注射成型的成型条件，根据使用的金属粉末的金属组成、粒径、有机粘合剂的组成及它们的调配量等诸条件而不同，列举其一为：材料温度优选是80℃以上且200℃以下左右、注射压力优选是2MPa以上且30MPa以下(20kgf/cm²以上且300kgf/cm²以下)。

3、脱脂工序

针对成型工序中获得的成型体，进行脱脂处理(脱粘合剂处理)，获得脱脂体。

该脱脂处理是通过在例如大气、氧气这样的氧化性气体、如氢气、一氧化碳这样的还原性气体、如氮气、氦气、氩气这样的惰性气体或含有它们中的1种或2种以上的混合气等气氛中、或者减压气氛中进行热处理来进行。

此时，热处理的条件根据有机粘合剂的开始分解温度等而有若干不同，优选在温度100℃以上且750℃以下左右进行0.5小时以上且40小时以下左右，更加优选在温度150℃以上且600℃以下左右进行1小时以上且24小时以下左右。

另外，这样的通过热处理来进行脱脂也可以依照各种目的(例如，目的是缩短脱脂时间等)分成多个工序(阶段)进行。此时，例如，可以列举为，前一半在低温下、后一半在高温下进行脱脂的方法、反复进行低温和高温的方法等。另外，在后述的烧成工序中连续进行脱脂和烧成的情况下，也可以省略只进行脱脂的本工序。

而且，脱脂处理也可以通过使用规定溶剂(液体、气体等流体)使有机粘合剂、添加剂中的特定成分溶出从而进行。

另外，有机粘合剂也可以通过脱脂处理进行不完全除去，例如，在脱脂处理结束的时间点，也可以残留一部分。

如上所述，通过形成脱脂体能够获得形状保持性(保型性)优异的脱脂体。

4、烧成工序

利用烧成炉等对脱脂工序中获得的脱脂体进行烧成。由此，使脱脂体烧结，获得烧结体。

通过这种烧结，在金属粉末的粒子间的界面发生扩散，引起晶粒生长，形成结晶组织。基于此，获得整体上致密且高密度的烧结体。

对于烧成炉的形态，例如，可列举连续炉、间歇式炉等，但不限于此。烧成时，将脱脂体放在盘状的承烧器上，并按承烧器配置到烧成炉内。

图1是示出在间歇式烧成炉内配置了装载于承烧器的脱脂体的状态的立体图。

图1中表示的烧成炉1包括箱状的框体2和被设计成覆盖框体2的一面且可开闭框体2的内部空间的盖体3。

框体2的内部配置有加热器(未图示)，能够加热框体2的内部。

另外，在框体2中，设置了将内部的气体排出到外部的排气单元(未图示)及将气体导入内部的供气单元(未图示)。通过这些排气单元及供气单元，可以将框体2的内部气氛的组成及压力控制成所希望的条件。

作为排气单元，除了排气泵这样的强制排气单元之外，也使用只是漏气阀这样的自发排气单元。另外，作为供气单元，可以列举气罐、储气罐等。

在图1示出的框体2内，设置有盘状的承烧器4，而且，承烧器4上配置有脱脂体5。

烧成时，关闭盖体3使框体2内处于封闭状态后，脱脂体5被装载到承烧器4上，并在此状态下被加热直到烧结。

被用于脱脂体烧成的承烧器一般是由莫来石那样的含SiO₂的陶瓷材料构成的盘状的容器。含有SiO₂的陶瓷具有优异的耐热冲击性，即使是处于高温加热的烧成工序中，也可以切实地防止承烧器的破裂、变形等。为此，这样的承烧器在能够用于重复烧成工序这点上是有用的。

一方面具有上述优点，另一方面也存在问题，即如果将上记承烧器用于特别是减压下、还原性气体气氛下、惰性气体气氛下等非氧化性气氛下的烧成工序，则随时间推移会发生劣化、破裂、变形等不良状况。

本发明者针对含有SiO₂(二氧化硅)的承烧器(夹具(jig))的劣化机制反复进行锐意研究。

结果发现，承烧器中含有的SiO₂在非氧化性气氛下焙烧时容易被还原、通过有机粘合剂碳化而生成的脱脂体中的碳和SiO₂的氧结合，SiO₂被还原成SiO。SiO比SiO₂挥发性高，烧成时在烧成炉内飞散，容易附着在成型体表面。本发明者指出，如果诸如SiO这样的硅类物质附着，则成型体被污染，阻碍正常的烧结。特别是在减压下进行焙烧时，促进了硅类物质的挥发，因此，使上述问题更明显。

另外，一旦SiO₂被还原，则构成承烧器的陶瓷的组成发生变化。因为承烧器被重复使用，所以每次烧成时承烧器中的SiO₂慢慢减少，承烧器的机械特性降低。

根据上述机制，本发明者找到烧成炉内的最佳条件，通过在该条件下烧成，能够防止承烧器劣化同时制造高质量的烧结体，终完成本发明。

本发明者找到的条件是，烧成炉的炉内气氛是惰性气体，且炉内压力设定为0.1kPa以上且100kPa以下，并且，在烧成时的升温过程中，在途中进行调整，以提高炉内压力。

如果在这样的条件下烧成脱脂体，则能够抑制SiO₂的还原，并且，可以一并抑制组合物中的金属粉末的变质及劣化。其结果，可以兼顾防止承烧器的劣化和提高烧结体的质量两方面。

另外，通过将炉内气氛规定惰性气体气氛，由于气氛不具有还原性，因此可抑制SiO₂的还原和金属粉末的氧化。

另外，如果炉内压力不足上述下限值，则SiO及Si特别容易挥发，阻碍正常烧结。另一方面，如果炉内压力上升，虽然能够抑制SiO及Si的挥发，但与炉内压力增高相应地炉内的氧分压上升。并且，如果炉内压力超过上述上限值，则特别促进金属粉末的氧化，导致烧结体被氧化。

另外，在烧成时的升温过程中，中途调整提高炉内压力，从而可以兼顾谋求防止承烧器劣化和提高烧结体品质。

作为上述惰性气体，例如，可列举氮气、氦气、氩气等，其中，特别是优选氩气。因为在惰性气体中氩气反应性特别低，并且，可以用较低价钱获得。另外，具有因与空气的比重差较小而在炉内不易分布不均的优点。因此，可以防止从脱脂体释放出来的气体等不在炉内扩散而只滞留在脱脂体的周围并再次吸附到脱脂体。

另外，根据需要，也可以使用以此为主要成分的混合气体。这种情况下，混合气体中的惰性气体的浓度优选占体积的80％以上。

另外，如上所述，烧成时的炉内压力是0.1kPa以上且100kPa以下(0.75Torr以上且750Torr以下)，但优选是0.5kPa以上且50kPa以下(3.75Torr以上且375Torr以下)。

这里，在烧成工序中炉内温度随时间变化的例子及炉内压力随时间变化的例子分别如图2所示。参考此图2，详细描述烧成工序。

在本实施形态中，作为烧成工序的一例，以将烧成工序的升温过程分为预备升温过程S₀、第1升温过程S₁及第2升温过程S₂大致三个升温过程的情况为例，进行说明。

(预备升温过程S₀)

首先，在预备升温过程S₀中，从室温缓慢升温，并保持在一定温度T₀，从而切实地除去脱脂体中残存的有机粘合剂。

在该预备升温过程S₀中的温度T₀只要是有机粘合剂分解的温度即可，优选是例如500℃以上且700℃以下。

另外，温度T₀的保持时间根据温度T₀适当设定，但优选例如0.5小时以上且8小时以下，更加优选1小时以上且4小时以下。

另外，预备升温过程S₀中的炉内压力P₀没有特别限定，0.1kPa以上且100kPa以下即可。

另外，该预备升温过程S₀根据需要进行设置即可，在用于烧成工序的脱脂体中几乎不残留有机粘合剂的情况下，也可以省略该过程。而且，在设置或未设置预备升温过程S₀的情况，有机粘合剂并不是完全被除去，例如，残留如碳这样的有机粘合剂的构成元素。

(第1升温过程S₁)

接着，缓慢升高炉内温度，并保持在一定温度T₁。

该第1升温过程S₁中的温度T₁比上述温度T₀高，优选在900℃以上且1200℃以下，更加优选在950℃以上且1150℃以下。通过将温度T₁设定在上述范围内，可以使残留在脱脂体中的碳和存在于金属粉末的各粒子表面的氧化物高效地结合。其结果，推进氧化物的还原，脱脂体中的含氧率降低。在这样的状态下，金属粉末的烧结性提高，最终获得高密度的烧结体。

温度T₁和温度T₀之差优选在200℃以上且400℃以下。

另外，温度T₁的保持时间根据温度T₁适当设定，但例如优选在0.5小时以上且8小时以下，更加优选在1小时以上且4小时以下。

另外，在进入第1升温过程S₁的同时，降低炉内压力，使炉内压力降低到P₁。

就这样在第1升温过程S₁中，通过相对降低炉内压力，可以切实地抑制金属粉末的氧化。特别是通过使炉内压力降低到P₁，可以有效地除去残留在脱脂体内部的空气、二氧化碳、水分等，因此有助于提高烧结体的烧结密度。另外，在该温度范围内，SiO₂尚难被还原，SiO及Si挥发的可能性小，所以即使低到炉内压力P₁也可以抑制SiO及Si造成的污染。

炉内的减压操作可以在预备升温过程S₀的最后阶段进行，也可以在从预备的升温过程S₀进入到第1升温过程S₁的过程中进行。

另外，第1升温过程S₁中的炉内压力P₁优选在35kPa以下。由此，在第1升温过程S₁中，能够更切实地压抑金属粉末的氧化反应，能够防止烧结体的质量降低。

而且，将炉内压力维持在P₁后，在第1升温过程S₁的最后阶段使炉内压力上升。在高温的温度范围内，容易进行SiO₂的还原，但通过相对提高炉内压力，可以抑制SiO及Si的挥发。特别是，上述温度T₁附近不仅金属氧化物的还原效率较高，这也是SiO₂还原开始的温度。因此，在第1升温过程S₁的最后阶段使炉内压力上升，从而对于充分降低了含氧率的脱脂体，可以切实地防止生成阻碍其后的烧结的SiO及Si。

另外，炉内的升压操作可以在后述的第2升温过程S₂的初始阶段进行，也可以在从第1升温过程S₁进入到第2升温过程S₂的中途进行。

上述升压操作的结果，将炉内压力变为P₂，并维持在此压力。

升压操作后的炉内压力P₂优选超过35kPa。通过这样操作炉内压力，可以高度兼顾防止承烧器的劣化和提高烧结体的品质。也就是，在升压前(35kPa以下)，更加确实地抑制金属粉末的氧化反应，防止烧结体的质量降低，另一方面，在升压后(35kPa超)，更加确实地抑制要阻碍烧结的SiO及Si的挥发，能够正常烧结。

在第1升温过程S₁中保持的炉内压力P₁与第2升温过程S₂中保持的炉内压力P₂的差没有特别限定，但优选是10kPa以上且100kPa以下，更加优选20kPa以上且80kPa以下。

另外，将炉内压力从P₁升压到P₂时，优选在炉内温度是900℃以上且1200℃以下的温度范围内时进行升压操作。本发明人发现该温度范围是金属粉末还原结束的温度范围与SiO及Si开始挥发的温度范围所重复的温度范围。并且，根据该温度范围，对于本发明，在烧成工序的升温过程的中途，在该温度范围内使炉内压力上升，从而可以更加切实地防止正常的烧结被阻碍。

另外，上记温度范围更加优选在950℃以上且1150℃以下。

(第2升温过程S₂)

接着，更进一步提高炉内温度，并保持在一定温度T₂。

第2升温过程S₂中的温度(烧成温度)T₂比所述温度T₁高，是烧成工序中的最高温度，可以根据金属粉末的组成适当设定，但例如在不锈钢粉末的情况下，优选在1000℃以上且1400℃以下，更加优选在1100℃以上且1300℃以下。在这样的温度下，通过烧成脱脂体，可以防止结晶组织膨大至需要以上。其结果，获得具有微小结晶组织且机械特性及化学特性优异的烧结体。

另外，如果烧成温度低于上述下限值，则整体或部分烧结不充分，因此所得的烧结体的机械特性、表面的粗糙度有可能降低。另一方面，如果烧成温度超过上述上限值，则烧结过度(超过需要)，有可能结晶组织膨化，所得的烧结体的机械特性下降。

另外，温度T₂和温度T₁之间的差优选在100℃以上且400℃以下。

另外，烧成时间根据烧成温度适当设定，但优选例如在0.5小时以上且8小时以下，更加优选在1小时以上且4小时以下。

一方面，将在第2升温过程S₂中保持的炉内压力P₂如上所述地设定为超过35kPa，从而即使炉内温度T₂是高温，也能够切实地抑制SiO₂的还原。基于此，能够抑制伴随上述还原产生的SiO及Si附着在金属粉末的表面后阻碍粒子间的原子扩散。其结果，可以正常烧结，制造高密度的烧结体。

经过以上的烧成工序，能够防止承烧器的劣化，并制造烧结密度高的高品质的烧结体。

本发明中，如前所述，优选使用具有将炉内气体排出至外部的排气单元和将气体导入炉内的供气单元的烧成炉。

这些排气单元及供气单元可以根据需要协调控制其动作，从而将炉内压力设定为所希望压力。这样的话，炉内气氛时常交替，因此，能够迅速向外部排出从例如脱脂体、炉壁脱离的气体，并能够防止脱脂体的污染。

5、承烧器再生工序

另外，根据需要，为了将使用过的承烧器变为适合再利用的状态，可以对承烧器施以再生处理。

通过如上所述的烧成工序，能够抑制SiO及Si的挥发，但不能完全防止承烧器中的SiO₂被还原成SiO及Si的反应。因此，在承烧器中残留容易挥发的SiO。

但是，由于承烧器被用于反复烧成工序，因此每次残留在承烧器中的SiO慢慢挥发，最终承烧器中的SiO完全流失。这样的话，损坏承烧器的机械特性及耐热冲击性，并发生破裂、变形等不良状况。

因此，在本发明中，对烧成工序后的承烧器施以再生处理。

承烧器的再生处理也可以通过在氧化性气氛下对烧成工序后的承烧器实施加热处理来进行。基于此，承烧器中的SiO被氧化，并再次恢复到SiO₂。其结果，容易挥发的SiO向相对的难以挥发的SiO₂变化，承烧器稳定化。也就是，通过再生处理，抑制SiO₂的还原，并且可以使未完全抑制而生成的SiO再次被氧化，所以能够更加切实地防止承烧器的劣化。并且，通过在烧成工序中使用实施了再生处理的承烧器，可以制造更高品质的烧结体。

该加热处理中的加热温度优选为1200℃以上且1600℃以下，更加优选为1300℃以上且1500℃以下。如果加热温度在上述范围内，则可以既防止承烧器的劣化又确实地使SiO氧化。

另外，加热时间可以根据加热温度适当设定，但优选例如为0.5小时以上且8小时以下，更加优选为1小时以上且4小时以下。

作为进行加热处理的氧化性气氛，例如，可列举氧气气氛、大气气氛等。

另外，加热处理优选在加压后的气氛下进行。在加压后的气氛下进行，则可以更确实地防止加热中的SiO的挥发，同时使SiO氧化。

加热处理的气氛的压力超过大气压即可，优选在150kPa以上，更加优选200kPa以上。在这样的压力下，更加确实地抑制SiO的挥发，因此能够充分地防止承烧器的劣化。

如上所述，可以使承烧器再生成为适合再次利用的承烧器。

以上，关于本发明的烧结体的制造方法，根据优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此。

实施例

1.烧结体的制造

实施例1

[1]首先，将平均粒径10μm的波明德合金粉末(EPSON ATMIX有限公司制)与聚丙烯和蜡的混合物(有机粘合剂)按照质量比9∶1称量混合，获得混合原料(组合物)。

[2]其次，用混炼机混炼该混合原料，获得混合物。

[3]然后，在如下所示的成型条件下用注射成型机对该混合物进行成型，制作了成型体。

成型条件

材料温度：150℃

注射压力：11MPa(110kgf/cm²)

[4]其次，在如下所示的脱脂条件下对获得的成型体实施热处理(脱脂处理)，得到脱脂体。

脱脂条件

加热温度：500℃

加热时间：2小时

加热气氛：氮气

[5]其次，将获得的脱脂体放在盘状的承烧器(莫来石陶瓷製)上，按盘配置在间歇式烧成炉内。并且，在以下所示的烧成条件进行烧成，获得烧结体。而且，所使用的烧成炉构成为排气泵和气罐连接，平时，分别连续进行排气和供气，从而可以保持炉内压力一定。

烧成条件

预备升温过程

炉内温度T₀：600℃×1小时

炉内压力P₀：70kPa

炉内气氛：氩气(100％)

第1升温过程

炉内温度T₁：1000℃×1小时

炉内压力P₁：30kPa

炉内气氛：氩气(100％)

第2升温过程

炉内温度T₂：1200℃(烧成温度)×3小时

炉内压力P₂：100kPa

炉内气氛：氩气(100％)

(实施例2～8)

除烧成条件变更为表1所示以外，分别与实施例1同样地获得了烧结体。

(比较例1～4)

(比较例5)

除在升温过程的中途不提高炉内压力且在以下的烧成条件下进行烧成以外，与实施例1同样地获得了烧结体。

烧成条件

炉内温度T₁：1200℃×3小时

炉内压力P₁：30kPa

炉内气氛：氩气(100％)

(比较例6)

除将炉内气氛变更为氮气(100％)以外，与实施例1同样地获得了烧结体。

2.烧结体的评价

2.1烧结密度的测定

针对各实施例及各比较例中获得的烧结体，测定了各自的烧结密度。并且，烧结密度的测定是通过依照阿基米德法(在JIS Z 2501中规定)的方法来进行。

并且，根据以下的评价标准评价了测得的烧结密度。

烧结密度的评价标准

◎：烧结密度是8.1g/cm³以上

○：烧结密度是8.05g/cm³以上且不足8.1g/cm³

△：烧结密度是8.0g/cm³以上且不足8.05g/cm³

×：烧结密度不足8.0g/cm³

另外，由测得的烧结密度和各钢种的真密度计算出各实施例及各比较例的相对密度。

2.2含氧率的测定

针对各实施例及各比较例中获得的烧结体，通过氧氮同时分析装置(oxygen/nitrogen determinator)(LECO公司制造，TC-300型)测定了含氧率。

并且，根据以下评价标准评价了测得的含氧率。

含氧率的评价标准

◎：含氧率特别低

○：含氧率稍低

△：含氧率稍高

×：含氧率特别高

以上，将2.1及2.2的评价结果示于表1。

表1

由表1明确可知，与各比较例中获得的烧结体相比，各实施例中获得的烧结体的烧结密度高，且含氧率低。

并且，可以认为，在实施例8中，因为第1升温过程中的炉内温度T₁稍低，因此不进行脱脂体中碳的除去，烧结密度几乎不提高。

另外，可以认为，在比较例3中，因为炉内压力高，所以含氧率变高，但烧结密度不提高。

而且，可以认为，在比较例4中，在还原性气体气氛下进行烧成，从而促进了SiO的生成，阻碍了烧结。

3.承烧器的再生

对用于烧结体的制造的承烧器，在以下处理条件下实施了再生处理。

再生处理条件

加热温度：1400℃×3小时

加热气氛：大气(空气)气氛(200kPa)

4.承烧器的评价

针对对在实施例1的烧成条件下用于20次反复烧成工序中的承烧器实施了上述再生处理的情况和未实施上述再生处理的情况，分别评价了三点弯曲强度及耐热冲击性。

其结果，与未实施再生处理的承烧器相比，实施了再生处理的承烧器的三点弯曲强度及耐热冲击性均良好。

另外，使用实施了再生处理的承烧器，与实施例1同样地制造了烧结体时，获得了烧结密度比实施例1的评价结果高的烧结体。

符号说明

1、烧成炉 2、框体 3、盖体 4、承烧器

5、脱脂体 S₁、第1升温过程 S₂、第2升温过程

Claims

1.一种烧结体的制造方法，具有：

成型工序，将含有金属粉末和有机粘合剂的组合物成型为规定形状，获得成型体；以及

烧成工序，使用炉内具备夹具的烧成炉，烧成所述成型体，获得烧结体，

在所述烧成工序中，所述烧成炉的炉内气氛为惰性气体气氛，

所述烧结体的制造方法的特征在于，

所述夹具含有二氧化硅，

将炉内压力控制在0.1kPa以上且100kPa以下，并且，在所述烧成工序的升温过程的中途时机，使所述炉内压力上升，

在所述烧成工序中，通过边对所述炉内进行减压边向所述炉内导入惰性气体来调整所述炉内压力。

2.一种烧结体的制造方法，具有：

所述烧结体的制造方法的特征在于，

所述夹具含有二氧化硅，

在所述烧成工序后，在氧化性气氛下对所述含有二氧化硅的夹具进行加热处理的工序。

3.根据权利要求1或2所述的烧结体的制造方法，其特征在于，

所述烧成工序中的所述升温过程的所述中途时机被设定为所述烧成炉的炉内温度是900℃以上且1200℃以下的时机。

4.根据权利要求1或2所述的烧结体的制造方法，其特征在于，

所述烧成工序中的所述升温过程中具有将所述炉内压力控制为35kPa以下的第1升温过程以及将所述炉内压力控制为超过35kPa的第2升温过程。

5.根据权利要求1或2所述的烧结体的制造方法，其特征在于，

所述惰性气体气氛是以氩为主要成分的气体气氛。

6.根据权利要求1或2所述的烧结体的制造方法，其特征在于，

所述金属粉末是不锈钢粉末，

所述烧成工序满足在最高温度1000℃以上且1400℃以下进行0.5小时以上且8小时以下的烧成条件。

7.根据权利要求2所述的烧结体的制造方法，其特征在于，

所述加热处理中的加热温度是1200℃以上且1600℃以下。

8.根据权利要求2或7所述的烧结体的制造方法，其特征在于，

所述加热处理在大气压以上的气氛中进行。

9.根据权利要求2所述的烧结体的制造方法，其特征在于，

所述含有二氧化硅的夹具是装载所述成型体的承烧器。